Question

【題目】某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)準備對某生鐵樣品中鐵的含量進行探究．請你按要求幫助他們完成下列探究報告．

[提出問題]生鐵是純鐵嗎？若不是純鐵則該生鐵樣品中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是多少？

[查閱資料]

生鐵中除鐵外，還含有碳、硅、錳等元素．

碳在生鐵中以兩種形態(tài)存在，一種是游離碳（石墨），另一種是化合碳（如等）；硅、錳等存在形式較為復(fù)雜．

含有硅、錳等元素的物質(zhì)通常都不與稀硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．

[制定方案]使生鐵樣品與過量的稀硫酸反應(yīng)，稱量反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量差．

[實驗過程]

取一只燒杯，稱得其質(zhì)量為，加入一定量生鐵樣品碎屑，稱得燒杯和樣品的總質(zhì)量為；

向盛有生鐵樣品的燒杯中加入稀硫酸，邊加邊攪拌，直到燒杯中不再產(chǎn)生氣泡，再加入稀硫酸以確保過量，測得共用去稀硫酸；

靜置，稱量．稱得燒杯和剩余物質(zhì)的總質(zhì)量為．

[數(shù)據(jù)處理]通過對以上數(shù)據(jù)的分析和計算，該生鐵樣品中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為________．

[交流討論]

實驗稱量時稱量物應(yīng)放在托盤天平的________盤（選填“左”或“右”）．

實驗過程中稀硫酸要過量的原因是________．

反應(yīng)過程中可看到有氣泡冒出，溶液由無色變?yōu)闇\綠色，由此得知反應(yīng)一定生成了氫氣和________（寫名稱）．

經(jīng)質(zhì)檢部門精確測定，該樣品中鐵元素的總質(zhì)量分數(shù)為．對此有同學(xué)產(chǎn)生了疑問，請你幫他________．

[實驗結(jié)論]經(jīng)過以上探究，同學(xué)們知道了生鐵不是純鐵，實際上它屬于鐵的重要________．

Answer 1

【答案】；左；確保生鐵樣品中鐵單質(zhì)與稀硫酸完全反應(yīng)；硫酸亞鐵生鐵中的鐵元素除了以單質(zhì)形式存在還以形式存在，所以鐵單質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)會小于鐵元素的總質(zhì)量分數(shù)合金

【解析】

[數(shù)據(jù)處理]反應(yīng)前后燒杯和剩余物質(zhì)的總質(zhì)量差即生成氫氣的質(zhì)量=102.4g+247.3g-348.7g=1g；

設(shè)參加反應(yīng)單質(zhì)鐵的質(zhì)量為x

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

562

x 1g

56/2=x/1g，解得x=28g

生鐵樣品中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)=28g/(102.4g-70.4g)×100%=87.5%；

[交流討論]

（1）使用天平稱量物品的質(zhì)量時，要遵循左物右碼的使用原則，因此稱量物應(yīng)放在天平的左盤；

（2）為了測定鐵的質(zhì)量分數(shù)需要鐵和稀硫酸完全反應(yīng)，為確保鐵完全反應(yīng)可通過加入過量的稀硫酸進行控制。答案為：確保生鐵樣品中鐵單質(zhì)與稀硫酸完全反應(yīng)；

（3）鐵與稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)，生成硫酸亞鐵和氫氣，硫酸亞鐵溶液呈淺綠色；

（4）根據(jù)資料：碳在生鐵中以兩種形態(tài)存在，一種是游離碳（石墨），另一種是化合碳（如Fe3C等）；生鐵樣品中鐵元素質(zhì)量為單質(zhì)鐵的質(zhì)量與Fe3C中鐵元素質(zhì)量之和；所以，該樣品中鐵元素的總質(zhì)量分數(shù)為95.2%大于樣品中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)87.5%；

[實驗結(jié)論]生鐵為含碳2%～4.3%的鐵合金；